專利名稱：復合型導軌和制備這種導軌的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及權利要求1前序部分所述的復合型導軌及權利要求18前序部分所述的導軌的制備方法。
背景技術：
對導軌的抗磨性和耐用性的要求日益增加，所述導軌用于通過與輪子或滾輪相互作用而導引可沿著導軌運行的裝置，例如火車的車廂或機車。其中，由此要求與輪相互作用的軌的部件能經(jīng)受長期使用而不產(chǎn)生所謂的表面疲勞和隨后的開裂。此外，要求導軌應該經(jīng)得起變形、磨損，并且在軌的輪軌接觸面上不能形成所謂的微蝕損，因為蝕損不僅損害火車的使用壽命而且降低乘客的舒適感。當涉及形成鐵路軌道組成部分的導軌時，已顯示很難滿足這些要求，因為正在盡力使火車行駛更快，這意味著輪子在軌上也滾動得更快。雨水和污染使軌遭受的腐蝕越來越嚴重，同時火車變得越來越重。
關于已知的所謂復合型軌，即包括施加有耐用外軌的底軌的軌，外軌通常在裝配后通過塑性變形而被施加于底軌。通常，這通過使外軌的一些部分變形或?qū)ζ溥M行類似的塑性加工而實現(xiàn)，以使得外軌以封套的方式固定于底軌的接收部。
當由高強度、硬化材料制成的或由具有高張力屈服值和因此具有高耐久性的材料制成的外軌要被施加到底軌時，上述技術的不利是顯而易見的，因為這樣的材料成型很困難。即使以這種方式在外軌和底軌之間獲得的封套附著開始時非常好，但在使用一段時間后就會松動，這經(jīng)常會導致來自導軌的咔噠聲和噪音。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是獲得一種導軌，其簡單并易于制造，并在抗磨損和抗表面疲勞方面均表現(xiàn)出更好的性能。還期望的是獲得具有減震效果的導軌，并由此比目前已知導軌更安靜。
本發(fā)明所述的目的是通過具有權利要求1所述的特定特征的導軌和具有權利要求17所述特定特征的制造方法來實現(xiàn)。
一方面，本發(fā)明是基于這樣的導軌，其中底軌用于接收并支撐互補的尤其具有高耐磨性的外軌，這使整個導軌對磨損更不敏感。互補的外軌通過例如膠合或焊接等粘合方法而被固定于底軌，并被給予一定的形狀，一旦安裝在底軌上，這種形狀就基本不變。這能適用于改進現(xiàn)有的已就位的導軌，例如安放在枕木上的鐵路道軌，或是適用于用在導軌受到特別高的形變和磨損的任何其它場合中的新制造導軌。本發(fā)明另一方面，具有適合形狀的外軌的底軌在制造期間設置。


本發(fā)明的其他特定特征和優(yōu)點將結(jié)合附圖在一個實施例中具體描述，其中圖1顯示了本發(fā)明導軌的透視圖，其中外軌設置在底軌上，由此適當成形的導軌具有普通鐵路道軌的形式，其具有用于安裝到枕木上的軌底。
圖2為圖1所示的導軌的橫截面，其中各部分被分開。
圖3顯示了已準備好接收外軌來形成底軌的普通鐵路道軌的透視圖。
圖4顯示了可選實施例的外軌的端視圖，具有作為導槽以便于外軌安裝到底軌上的沿著軌延伸的材料收縮部。
圖5顯示了由底軌和外軌制成的導軌的橫截面。
圖6顯示了圖5所示導軌在外軌和底軌之間具有吸音填充件的實施例的橫截面。
圖7顯示了圖4中由底軌和外軌制成的導軌的橫截面。
圖8顯示了圖7所示導軌在外軌和底軌之間具有吸音填充件的實施例的橫截面。
圖9顯示了本發(fā)明導軌的透視圖，其中可選的第三實施例的外軌設置在底軌上。
圖10是圖9所示的導軌的橫截面，其中各部分被分開。
圖11顯示了已準備好接收如圖9所示實施例的外軌來形成底軌的普通鐵路道軌的透視圖。
圖12顯示了圖9中由底軌和外軌制成的導軌的橫截面。
圖13顯示了圖12所示導軌在外軌和底軌之間具有吸音填充件的圖14顯示了與圖1相應的外軌的端視圖，但在此例中外軌的一個側(cè)部設置有材料收縮部以便于外軌安裝到底軌上。
具體實施例方式
圖1圖示了本發(fā)明導軌的一個實施例，在此例中其構成一個通常包括軌底1，軌腰2和主要部分3的所謂鐵路道軌。
參考圖2和3，本發(fā)明的導軌主要由兩部分組成；第一部分4，在該例中其包括由有限或比較小厚度的金屬板制成的單獨的外軌，和第二部分5，在該例中其包括底軌。術語底軌在下文中表示由梁、棒或相似的厚的實體材料制備的元件，所述元件已通過在軋制之后的加工階段被制備好以接收外軌4。在新制造中，底軌最初是在軋制過程中給出需要的形狀。通過所述準備階段，外軌4和底軌5被給予一定形狀，以便相對薄壁的外軌4能不變形地被接收，并通過如圖1所示的方式被底軌5支撐。
既然表達的不是涉及其它尺寸，術語“小厚度”就并未被限定，本文所用的所述術語主要涉及與冷彎型材相適應的材料厚度，其中一般材料厚度為1-10mm。軋制是制備具有理想形狀外軌的另一種可選的成形或造型方法。
外軌4沿著它的長度方向被成形為像一個開放的槽，因此成形輪廓的橫截面可以看作C型。由于外軌的小厚度，可以簡單并輕易把外軌制成理想的輪廓，因此也能給予關于強度和表面硬度的必要的材料特性。就此而言，應該理解外軌4在冷彎機中通過冷彎被提供外形并通過隨后的淬火工藝被提供強度是有優(yōu)點的。也就是說生產(chǎn)階段包括一片金屬板從滾壓機的型材輥之間穿過而被制成適合的形狀，成型的金屬被加熱至所選金屬的奧氏體化溫度，加熱后的型材以適于所述材料的速率被冷卻?；诰哂腥绱蠹s340MPa這樣低強度的材料，屈服點能據(jù)此增加至大約900-1300MPa的較高值，通常為1200MPa。由于原料相對較低的初始屈服點，能生產(chǎn)具有相對較復雜形狀和緊湊或小半徑的高強度型材。適于冷彎并淬火的材料為以例如硼為添加劑來合金化的不同類型的鋼，如硼鋼。由于冷彎結(jié)合隨后的淬火是眾所周知并長期應用的技術，以下將不再對該制備工藝進行更加詳細的描述。
當然，可通過在淬火之后進行回火使淬火后的外軌4更堅韌。
從橫截面來看并且在圖2中更明顯，通過具有鄰接側(cè)部7，7’的底部6限定了C形外軌4，側(cè)部7，7′的自由端通過相對的端部側(cè)邊緣8，8’結(jié)束。在這方面，外軌4具有限定的凹陷內(nèi)側(cè)9，其通過具有大體呈面平行的側(cè)面的基本平的底面被限定，所述側(cè)面成直角與底面鄰接。外軌4的大致凸出外側(cè)10具有的形狀實際上提供了導引輪子的相互作用，并且在這個方面，其外形相應于具有三個大體平的側(cè)面的輪子的外形。所述的三個側(cè)面包括一個基本平的頂面和成直角鄰接頂面的第一、第二平的外面。
底軌5的頂部通過機械切削，包括銑削，而形成接收部11，其截面與滾壓成形的外軌4的凹陷內(nèi)側(cè)9相應。
如圖2所示，比較厚的接收部11具有一個向著軌腰部分傾斜的過渡部分12。當外軌4安裝好后，相對的端部側(cè)邊緣8、8′用來向著過渡部分12卡合，這樣外軌4可以彈性地鎖定到底軌5。這里術語“彈性地”意味著外軌4可以通過向底軌被直接擠壓的穩(wěn)定方式而被鎖定到底軌5，而與其原始形狀相比，外軌形狀未經(jīng)受任何永久的塑性變形或改變。也就是說，外軌4輪廓的形狀在它安裝到接收部11上之前之后都將保持不變。但是，本發(fā)明優(yōu)選實施例中，外軌4可被制成比底軌的接收部11略小一些，或者可用卡合的方式將外軌4設置到底軌上，該卡合的方式設計成使得外軌對底軌有一定程度的加載。因此可以在外軌和底軌之間得到更好的接觸，這在外軌和底軌通過膠合被固定的實例中尤其重要。
在這個方面，換句話說，外軌4可以與外軌4和底軌5的縱向呈直角地連接到底軌5。也就是說，外軌4可以緊靠地安置到底軌5的接收部11上，且相互之間表面接觸良好。
由于軋制是一種允許產(chǎn)品的制造公差相對較窄的方法，因此應該注意在導軌的新的制備過程中，很自然地可能僅通過軋制制造具有接收部11的底軌5，其允許直接地接收外軌4。也就是說，通過軋制可以使底軌5具有這樣的形狀，從而不需要進行隨后的機械切削階段。
因此應該理解，由于冷彎(不象例如軋制)不產(chǎn)生材料的轉(zhuǎn)移，但是僅允許一個施加的金屬板坯在其縱向成形，所以底軌5的接收部11必須沿著它的長度方向被給予一個連續(xù)的截面區(qū)域，該截面區(qū)域基本上和外軌4的內(nèi)側(cè)9相符。
應該理解，進行機械切削以使底軌5的接收部11成形可以很好的應用于現(xiàn)有導軌和在用的如位于鐵路路基上的鐵路道軌之類的導軌。關于現(xiàn)有鐵路道軌，這是一個維修、修整或修補的問題，由此，現(xiàn)有導軌通過機械切削可被制備為形成底軌5，并通過設置所述接收部11來接收外軌4。
圖4和14顯示了可選實施例中外軌4的橫截面。為了使外軌便于安裝在底軌5的接收部11上，這些實施例中的外軌4有許多沿著軌凹陷內(nèi)側(cè)長度方向延伸的材料收縮部13，其用于局部地減少外軌的彎曲阻力，因此，當外軌卡合到底軌上時，材料收縮部作為導槽允許外軌4的側(cè)邊緣部7，7，彎曲。
圖4顯示了外軌4一個實例，其中材料收縮部13位于底部7和與底部7鄰接的側(cè)邊緣部7，7’之間的過渡區(qū)域。
圖14顯示了外軌4一個實例，類似凹槽的材料收縮部13連續(xù)相繼地設置在外軌4上。上述材料收縮部13形成在外軌4的一個側(cè)邊緣部7內(nèi)，由此，外軌的C形間隙可僅通過按圖中虛線所示方式彎曲該外側(cè)邊緣部而得以拓寬。然而，材料收縮部13應該以它們對外軌整體強度的消極影響盡可能小的方式被制成。例如，有利的是，給在將外軌安裝在底軌5上之后形成導軌外側(cè)的外軌側(cè)邊緣部(即不與車輪相互作用的外軌側(cè)邊緣部)提供所述連續(xù)的材料收縮部。
根據(jù)本發(fā)明的原理并參照附圖5，通過運用可包括焊接但優(yōu)選膠合的粘合技術將外軌4固定到底軌5，由此，將膠14施加在各個軌的相對接觸面9，10的任意一個上?？蛇x地，膠可以施加于相接軌的接觸面9，10的每個上。根據(jù)本發(fā)明的一個特別優(yōu)選實施例，外軌4通過膠合和卡合的組合而與底軌5連接。由于接收部11的形狀和外軌4的內(nèi)側(cè)9的形狀適于彼此配合，因此獲得了一個相對較大面積的有效接觸表面，其在外軌4和底軌5之間提供有效的膠合連接部。因此以這種方式，通過在相對便宜的底軌5上施加由相對較貴的高強度材料制成的薄的外軌4部分，能制造高強度且便宜的導軌。應用本發(fā)明的技術可以避免通常是在各部分是由如膨徑或螺栓連接這類的機械方式而連接時發(fā)生的振動和共振帶來的問題。對于所有類型的鐵路交通來說，噪聲和共振帶來的問題都是普遍的。
圖6顯示了本發(fā)明的可選實施例，藉此進一步減少上述噪聲問題。對于本發(fā)明的這個實施例，在已膠合連接的兩個軌4，5之間施加彈性體材料(如塑料)的切片狀薄填充元件15。上述彈性體元件15不是必須具有分別相應于外軌4和底軌5的相對部分的截面，但在使用非常薄的柔性材料時，處于原始狀態(tài)的彈性體分段式元件可以是扁平矩形的形式，其在兩個連接的軌4，5之間成形為相適形狀。
圖7顯示了第二實施例中外軌4的一個例子，其具有許多沿著通過卡合已被施加于底軌5上的外軌的縱向材料收縮部13。
圖8顯示了第二實施例中外軌4的一個例子，其已通過卡合到過渡部分12上而被施加于底軌5，由此，彈性體材料15的填充層已設置在各軌之間。
參考圖9-11，所示的本發(fā)明比較簡單的第三實施例中的導軌與第一和第二實施例的區(qū)別僅在于外軌4沒有相對的端部側(cè)邊緣8，8’。應理解，這個實施例的外軌僅意在通過膠合與底軌5的接收部11相連接。
圖12顯示了在各個軌的任意一個相對接觸面9，10上施加膠14之后，第三實施例的外軌4是如何通過膠合被固定到底軌5的。膠優(yōu)選為導體，以便允許電流在底軌和外軌之間傳導。
圖13顯示了一個如何將彈性體材料的切片狀薄填充元件15施加于通過膠合連接的軌4，5的匯合接觸面9，10的例子。
本文所述的發(fā)明并不限于上述描述或附圖所示，而可以是在以下權利要求書限定的發(fā)明思想框架中以多種不同方式進行改變和改進。
例如，可以結(jié)合不同類型，組裝的導軌可以用不同材料來制造，其中，對于新的制造而言，厚底軌不必由金屬制成。當外軌和底軌通過膠合連接時，底軌使用不同類型的合成樹脂型纖維增強復合材料或鋼筋混凝土是非?？赡艿?。
權利要求
1.一種復合型導軌，被制成像鐵路道軌或類似物，用于與沿軌行進裝置的輪子相互作用而進行導引，該導軌包括長的外軌(4)、長的底軌(5)和軌腰(2)，其中長的外軌(4)由金屬板制成，其形狀為具有限定的內(nèi)側(cè)(9)和外側(cè)(10)的縱向開放槽，長的底軌(5)具有用于將軌安裝在一個表面的軌底(1)，軌腰(2)從支撐主要部分(3)的軌底延伸，與軌腰相比，主要部分(3)更厚并作為用于接收并支撐外軌的接收部(11)，由此外軌具有被選定用來與輪相互作用而導引的外部輪廓，其特征在于，外軌(4)的內(nèi)側(cè)(9)和底軌的接收部(11)具有相應的部分或是被選定為彼此相關的部分，以便外軌能夠安裝在接收部上，外軌(4)的屈服點超過底軌(5)的屈服點，并且這兩個連接部分通過例如焊接或膠合彼此粘著地固定在一起，膠合優(yōu)選用導電膠。
2.如權利要求1所述的導軌，其中，外軌(4)從橫截面看基本上為U形，其具有底部(7)和兩個鄰接并主要是平行且相對的側(cè)邊緣部(7，7′)。
3.如權利要求1所述的導軌，其中，通過膠合和機械卡合的組合并且通過在外軌上形成的卡合裝置(8，8′)的作用而對底軌有一定程度的加載，來使外軌(4)和底軌(5)相互連接。
4.如權利要求3所述的導軌，其中，外軌(4)從橫截面看基本上是C形，其具有底部(7)和兩個鄰接的側(cè)邊緣部(7，7′)，側(cè)邊緣部(7，7′)的自由端側(cè)邊緣(8，8′)彼此相對而形成卡合裝置，并當裝配外軌時用于卡合在過渡部分(12)上，從主要部分(3)的方向看過渡部分(12)向軌腰(2)傾斜。
5.如權利要求4所述的導軌，其中，在外軌(4)凹陷的內(nèi)側(cè)具有作為導槽的縱向材料收縮部(13)。
6.如權利要求5所述的導軌，其中，材料收縮部(13)位于底部(7)和底部(7)的鄰接側(cè)邊緣部(7，7′)之間的過渡區(qū)域中。
7.如權利要求5所述的導軌，其中，材料收縮部(13)位于任意一個與外軌鄰接的側(cè)邊緣部(7，7′)內(nèi)。
8.如權利要求7所述的導軌，其中，設置在任一側(cè)邊緣部(7，7′)中的材料收縮部(13)如凹槽狀，并連續(xù)相繼布置。
9.如權利要求1-8任意一項所述的導軌，其中，在外軌(4)和底軌(5)之間設置彈性體材料層(15)，所述各部分通過膠合連接在一起。
10.如權利要求9所述的導軌，其中，彈性體填充層(15)包括聚合物材料。
11.如權利要求1-10任意一項所述的導軌，其中，外軌(4)和底軌(5)分別通過不同類型的材料來制造。
12.如權利要求1-11任意一項所述的導軌，其中，外軌(4)通過硬化的材料來制備。
13.如權利要求12所述的導軌，其中，所述硬化材料包括以硼為添加劑來合金化的鋼，即硼鋼。
14.如權利要求1-13任意一項所述的導軌，其中，外軌(4)包括厚度為2-10毫米，優(yōu)選7-8毫米的金屬板材料。
15.如權利要求1-14任意一項所述的導軌，其中，外軌(4)的屈服極限至少達到900-1300MPa，優(yōu)選1200MPa。
16.如權利要求1-15任意一項所述的導軌，其中，外軌(4)通過冷彎金屬板并隨后淬火來制造。
17.如權利要求1-16任意一項所述的導軌，其中，底軌(5)通過軋制來制造。
18.如權利要求1-15任意一項所述的導軌，其中，外軌(4)通過軋制來制造。
19.如權利要求1-16任意一項所述的導軌，其中，底軌(5)由如混凝土或合成樹脂型復合材料的非金屬材料來制造。
20.一種制造復合型導軌的方法，該復合型導軌被設計成鐵路道軌并用于與沿軌行進裝置的輪相互作用而進行導引，其中該方法包括以下操作通過使第一金屬板坯定型成型，形成長的槽形外軌(4)，其具有限定的凹入內(nèi)側(cè)(9)和凸出外側(cè)(10)，外軌(4)外側(cè)形狀被選定以與輪相互作用而進行導引，由第二坯料制成長底軌(5)，其具有用于將軌安裝在一個表面的軌底(1)，和從軌底延伸并支撐主要部分(3)的軌腰(2)，與軌腰相比，主要部分(3)更厚并作為支撐外軌的具有適當形狀的接收部(11)，通過淬火使外軌(4)獲得較高的屈服極限，將外軌(4)設置到在底軌(5)上形成的接收部(11)上，以及將外軌(4)固定在底軌(5)上形成的接收部(11)上。
21.如權利要求20所述的方法，其中，給外軌(4)一個與底軌(5)相關的形狀，以便外軌能卡合到底軌的接收部(11)上。
22.如權利要求20或21所述的方法，其中，外軌(4)的內(nèi)側(cè)上具有作為導槽的縱向材料收縮部(16)。
23.如權利要求20-22任意一項所述的方法，其中，彈性體材料層(15)被設置在外軌(4)和底軌(5)的接收部(11)之間，并且外軌、底軌和填充層通過膠合連接在一起。
24.如權利要求20-23任意一項所述的方法，其中，通過在型材滾壓機的兩個輥之間冷彎并穿過來制造外軌(4)。
25.如權利要求24所述的方法，其中，冷彎后的外軌(4)通過加熱該材料到適當?shù)膴W氏體化溫度然后以適于該材料的速率冷卻而淬火。
26.如權利要求24-25任意一項所述的方法，其中，外軌(4)通過對屈服極限低于340MPa的金屬板材進行冷彎來制備。
27.如權利要求20-26任意一項所述的方法，其中，對成型后的外軌(4)進行淬火，以使其獲得至少為900-1300MPa的屈服極限，優(yōu)選1200MPa。
28.如權利要求20-27任意一項所述的方法，其中，外軌(4)通過軋制而成型。
29.如權利要求20-28任意一項所述的方法，其中，淬火后的外軌(4)通過退火來韌化。
30.如權利要求20-29任意一項所述的方法，其中，底軌(5)由現(xiàn)有的或已用的普通類型的鐵路道軌制造，其中接收部(12)通過對軌機械切削而制成。
31.如權利要求20-29任意一項所述的方法，其中，底軌(5)由如鋼筋混凝土或合成樹脂型增強復合材料的非金屬材料來制造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復合型導軌和制備這種導軌的方法。所述導軌被制成像鐵路道軌或類似物，并用于與沿著軌行進裝置的輪子相互作用而導引，所述導軌包括由金屬板制備的長的外軌(4)，其形狀為具有限定的內(nèi)側(cè)(9)和外側(cè)(10)的縱向開口槽形狀；長的底軌(5)，其具有用于將軌安裝在一個表面的軌底(1)；軌腰(2)，其從支撐主要部分(3)的軌底延伸，與軌腰相比，主要部分(3)更厚并作為接收并支撐外軌的接收部(11)，由此外軌具有選定的用來提供導引輪的相互作用的外部輪廓。根據(jù)本發(fā)明，外軌(4)的內(nèi)側(cè)(9)和接收部(11)具有相對的截面形狀，外軌(4)的屈服極限超過底軌(5)的屈服極限，這兩部分通過粘合例如焊接或膠合而被連接在一起。
文檔編號E01BGK1906360SQ200480040948
公開日2007年1月31日 申請日期2004年12月13日 優(yōu)先權日2003年12月16日
發(fā)明者安德斯·松德格倫 申請人:安德斯·松德格倫